治療肌肉萎縮不妨「以牙還牙」—新聞—科學網

2020-12-20 科學網

倫敦皇家獸醫學院克隆的犬類擁有導致類似於杜興氏肌肉營養不良症的突變。

圖片來源：ROYAL VETERINARY COLLEGE

與狗「共事」的研究人員修補了一個引發杜興氏肌肉營養不良症（DMD）的基因故障，利用的手段則是進一步破壞該DNA。這種利用了基因組編輯器CRISPR的不尋常方法，使突變基因得以重新產生關鍵肌肉蛋白。這個首次在大型動物身上實現的壯舉點燃了這樣一種希望，即此類基因手術或許有一天能預防或者治療這種致殘甚至致命的疾病。據估測，目前全球有30萬名男孩受DMD影響。這項日前在線發表於《科學》雜誌的研究，由美國德克薩斯大學（UT）西南醫學中心分子生物學家Eric Olson主持。 【《科學》相關報導】

作為人體最大的基因，肌萎縮蛋白基因含有79個不同的編碼區，或者說外顯子。它們共同創建了一個擁有3500個胺基酸的蛋白質。該DNA的大部分區域為引發DMD的突變提供了大量機會。但僅有一個發揮功能的基因拷貝是必需的，同時由於它位於X染色體，因此女孩擁有的是「備用」拷貝。對於男孩來說，該基因拷貝失靈會使其在生命早期發展出行走問題，並且在平均20多歲時因心臟和呼吸衰竭而死亡。

在患有DMD的男孩中，約有13%在外顯子45至50之間的區域產生突變。它們撞擊外顯子51並使其失去功能，同時破壞掉閱讀該基因指令的分子機器，導致抗肌萎縮蛋白停止生成。2009年，由英國倫敦皇家獸醫學院的Richard Piercy領導的團隊確認了一隻表現出DMD跡象的西班牙獵犬。其擁有的自發性突變同樣使外顯子51失去功能。研究人員隨後利用一直被用於生物醫學研究的米格魯獵犬培養了西班牙獵犬的一個近親，以創建擁有DMD症狀的克隆體。

通過和Piercy團隊合作，Olson和同事設計了CRISPR分子剪刀，從而在患病米格魯獵犬體內外顯子51開始的地方進行了剪切。該團隊希望，當細胞試圖修復剪切處時，會在無意中將錯誤引入外顯子51，導致生產蛋白質的機器完全跳過該外顯子並且產生被縮短但仍能發揮作用的抗肌萎縮蛋白。

另一項挑戰是改變活體動物內數十億個肌肉細胞。為此，該團隊招募了一個「幫手」：一種優先感染骨骼肌和心臟組織的無害腺相關病毒。兩隻1個月大的犬類接受了這種病毒的肌內注射。該病毒被改造成攜帶CRISPR的分子組件。6周後，這些肌肉再次生產出抗肌萎縮蛋白。研究人員向另外兩隻同樣1個月大的犬類肌內注射了該病毒，以確定攜帶CRISPR的病毒能否為全身肌肉增加這種基因組編輯器。8周內，抗肌萎縮蛋白水平在若干肌肉中攀升至相對較高的水平——在隔膜和心臟中分別達到58%和92%。（宗華）

相關論文信息：DOI:10.1126/science.aav2676

《中國科學報》 (2018-09-04 第2版 國際)

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